उतारावरील चेंडू: घर्षणहीन उतारावरील ऊर्जा
1 · अनुमान
जड व हलका चेंडू घर्षणहीन उतारावर एकाच उंचीतून विश्रांतीत सोडले जातात. कोण आधी तळाशी पोहोचतो?
- जड चेंडू आधी तळाशी पोहोचतो.
- दोन्ही चेंडू समान चालीने तळाशी पोहोचतात.
- हलका चेंडू आधी तळाशी पोहोचतो.
2 · मांडणी
- उतार प्रीसेट उघडा. उताराचा कोन व चेंडूचे वस्तुमान व उताराच्या तळापासूनची सुरुवातीची उंची नोंदवा.
- या फेरीसाठी चेंडूचे वस्तुमान व उताराचा कोन गुणधर्म पॅनेलमध्ये निश्चित करा, व उताराच्या तळापासून चेंडूची उभी सुरुवातीची उंची नोंदवा.
- सिम्युलेशन चालवा व चेंडू उताराच्या तळाशी पोहोचताक्षणी त्याची चाल-वाचन (प्रोब) नोंदवा.
3 · डेटा गोळा करा
| वस्तुमान (kg) | उताराचा कोन (°) | पडलेली उंची (m) | गुरुत्वीय PE (J) | तळाशीची चाल (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 15.00 | 0.30 | ||
| 1.50 | 25.00 | 0.50 | ||
| 2.00 | 35.00 | 0.70 |
तुमच्या तीन फेर्यांसाठी तळाशीची चाल (y-अक्ष) विरुद्ध सुरुवातीची उंची (x-अक्ष) आलेखित करा. नाते सरळ रेषा आहे का?
4 · विश्लेषण
- प्रत्येक ओळीसाठी मोजलेल्या तळाशीच्या चालीने 1/2 m v^2 काढा. ती गुरुत्वीय PE स्तंभाशी तुलना करा. काय दिसते?
- तुमच्या तीन फेर्या वेगवेगळ्या कोनांच्या आहेत. एकटा कोन बदलल्याने, त्याच सुरुवातीच्या उंचीवर, अंतिम चाल बदलते का? ऊर्जा संवरकतेने का बदलत नाही ते स्पष्ट करा.
5 · विस्तार
- तुमचा गुरुत्वीय PE स्तंभ वस्तुमानावर अवलंबून, पण मोजलेली अंतिम चाल नाही. घर्षणहीन उतारावर जड चेंडू हलक्यापेक्षा आधी तळाशी का पोहोचत नाही ते स्पष्ट करा.
- खऱ्या उताराला थोडे घर्षण असते, व खरा लोळणारा चेंडू लोळताना काही ऊर्जा फिरण्यातही खर्च करतो. खऱ्या चेंडूची अंतिम चाल तुमच्या घर्षणहीन भाकितापेक्षा जास्त की कमी असेल असे वाटते? का?
या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र
गुरुत्वीय स्थितिज ऊर्जा
उताराच्या तळापासून चेंडूची उंची सोडण्याआधी गुरुत्वीय PE साठवते — ती ऊर्जा-बजेट जी खाली लोळताना गतीत बदलते.
गतिज ऊर्जा
घर्षणहीन उतारावर, सुरुवातीची सर्व PE चेंडू तळाशी पोहोचेपर्यंत KE मध्ये बदललेली असते — हेच त्याची अंतिम चाल ठरवते.
यांत्रिकी
- प्रक्षेप्य गती व गतिज ऊर्जा
- घर्षण उतारावरील घन: स्थैतिक-घर्षण सीमा शोधणे
- अंतिम चाल: ड्रॅगमधून पडणे
- बल प्रयोगशाळा: न्यूटनचा दुसरा नियम
- विरुद्ध बले: न्यूटनचा दुसरा नियम व संवेग
- उसळणारा चेंडू: आघातावरील ऊर्जा हानी
- प्रत्यास्थ टक्कर व संवेग संवरकता
- अप्रत्यास्थ टक्कर व संवेग संवरकता
- न्यूटनचे होडे: संवेग व ऊर्जा हस्तांतरण
- सरल लंब
- स्प्रिंगला टांगलेले वस्तुमान: सरल आवर्ती गती
- एकसमान वृत्तीय गती व अभिकेंद्र बल